2010年夏季珠江口海域溶解氧的分布特征和海气交换通量

根据2010年8月的调查资料,分析了珠江口海域溶解氧的分布特征,探讨了其与水体稳定性、营养盐、叶绿素a及CO2分压的关系。结果表明,溶解氧浓度由珠江口内向口外近海逐渐递增,在垂向上则随着水深由浅至深呈下降趋势。相关性分析显示,溶解氧在表底层的浓度差与温度差、盐度差和叶绿素a含量差都达到显著相关的水平,低氧区的形成与水体层化和有机质的降解耗氧密切相关,其中珠江冲淡水为浮游植物的生长和繁殖提供了丰富的N、P营养盐,而浮游生物的消亡和有机质的分解加剧了氧的亏损。溶解氧海气通量呈现明显的空间差异,其中河口上游表现为氧汇,而下游海域为氧源。     

浒苔绿潮暴发对南黄海海域溶解有机物的影响

通过2017年南黄海海域多个航次的现场调查数据,对浒苔绿潮暴发过程中溶解有机物的变化特征及影响因素进行了分析.结果表明,南黄海海域溶解有机碳（DOC）分布高值区主要集中分布在南黄海西北部和苏北近岸海域,陆源输入影响显著.利用三维荧光-平行因子分析（EEMs-PARAFAC）鉴别出南黄海海域溶解有机物荧光组分（FDOM）主要有4种：3种类腐殖质组分（C1、C2和C3）和1种类蛋白质组分C4.4种荧光组分平面分布特征相似,都与盐度呈明显的负相关.随着浒苔绿潮的暴发,南黄海海域DOC浓度和FDOM显著增加,溶解有机氮（DON）及溶解有机磷（DOP）则减少.随着浒苔绿潮沉降消亡,DOC浓度有所下降但仍高于浒苔绿潮暴发前,浒苔爆发区FDOM浓度升高,表层水体中C2和C4升高最为显著,分别增加了11.3%和12.6%;DOP、DON以及DON/DOC均逐渐升高.浒苔绿潮的暴发及消亡对南黄海海域溶解有机物的含量及时空分布影响显著.     

夏季黄渤海生源要素的平面分布特征

依据2013年6月22日~7月9日对黄渤海海域调查结果,分析了该海域生源要素(DIN、PO4-P、SiO3-Si、DO)的含量及平面分布特征,并初步探讨了莱州湾内连续站P2各项要素的日变化规律及其影响因素。结果表明:夏季DIN含量表现为渤海高于黄海,而DO、PO4-P及SiO3-Si却表现出黄海高于渤海的特征。渤海表层DIN、SiO3-Si浓度高于其底层浓度,黄海底层DIN、PO4-P 、SiO3-Si浓度高于其表层浓度,渤、黄海表层DO高于底层DO。平面分布上,调查海区营养盐整体呈现南高北低,近岸高、外海低的分布特征。营养盐的高值区主要出现在长江口、黄河入海口及江苏近岸海区以及黄海底层中部海区,其分布受长江冲淡水、黄河水及黄海冷水团的影响明显。DO则呈现北高南低的分布特征,南黄海海区较低,高值区出现在北黄海底层。受黄河冲淡水对该站位的影响,P2连续站营养盐及DO浓度均表现为表层高于10 m层、底层,SiO3-Si和DIN受潮汐影响较大,其变化规律与盐度基本一致,DO受潮汐与生物共同作用,高值出现在下午16时左右。     

南黄海冷水域35°N断面化学水文学特征及营养盐的季节变化

基于2006～2007年4个季度月的现场调查资料,研究了南黄海冷水域35°N断面化学水文学特征及营养盐的季节变化.结果表明,冬季,黄海暖流明显影响着断面东侧的水文状况,且垂直混合作用在深水域并未到达海底,使各要素在断面东西侧呈现出不同的分布状况,其西侧呈上下均匀分布,而东侧则表现为上层的垂直均匀分布状态和下层的梯度分布状态;春季,黄海暖流残留水的存在和青岛冷水团的出现是该断面上最显著的水文特征,上层海水增温和垂直对流作用的减弱也使水体稳定性逐渐增强,与冬季相比,断面深水域DO、pH和各营养盐等值线走势更趋于转向水平方向,且随"春华期"的到来,上层水体中的营养盐浓度较冬季也明显下降,并开始出现次表层叶绿素最大值现象;夏季,水体层化结构清晰,断面上存在强大的温跃层及黄海冷水团,并伴随有DO最大值和pH最大值现象,各项营养盐均呈上层低、下层高的趋势,且上层水体中的营养盐浓度较春季时又进一步降低,而跃层以下水体中的营养盐浓度较春季时则有明显升高;秋季,海面降温及垂直对流作用的加强使水体稳定性降低,但深水域水体的垂直交换依然不畅,且断面东侧下层水体中各项营养盐浓度比夏季有明显升高.本研究进一步揭示了混合和层化等主要物理过程对各要素垂向分布及其季节变化规律的影响机制.     

秋季珠江口外海海域的生态环境特征

于2015年9月（秋季）对珠江口外海海域不同深度水体中的营养盐、溶解氧（DO）和叶绿素a（Chl a）进行了调查,通过分析它们的空间分布特征及相互关系对珠江口外海海域的生态环境进行了研究。调查期间,营养盐、DO和Chl a的浓度和分布情况表明珠江口外海海域的生态环境总体较好,该区域的近岸受一定程度的陆源影响。在垂直分布上,珠江口外海海域水体的温度和盐度层化明显,导致营养盐、DO和Chl a的垂直分布均出现明显的差异。珠江口外海海域浅层水体（约小于50 m）的营养盐由于受浮游植物光合作用的影响而具有较低的浓度,深层水体（约大于50 m）的营养盐由于受有机物氧化分解的影响而具有较高的浓度。基于营养盐浓度和比值初步判断调查区域的营养盐限制情况,发现珠江口外海海域大部分浅层水体的营养盐可能同时存在氮限制和磷限制。综合分析营养盐、DO和Chl a之间的关系,发现2015年秋季珠江口外海海域的水体整体上处于异化作用占主导的阶段。     

福建省流域-近海溶解氧时空格局与低氧调控机制

溶解氧是衡量水环境质量和生态系统健康的关键参数,当前我国海岸带地区的低氧问题突出,但缺乏对流域-近海溶解氧时空格局与低氧调控机制的研究.基于2011~2020年福建省135个地表水（含河口）和66个近岸海域监测点位数据,系统分析了年际和季节两个时间尺度溶解氧的时空演变规律,选取低氧（溶解氧饱和度位于10%分位之内）站位数据,采用数理统计和随机森林模型分析方法,重点研究了河流、水库、河口和近海这4种类型水体的低氧特征及其调控机制.结果表明,溶解氧饱和度近海最高［（98.2±10.2）%］,河口最低［（79.2±17.9）%］.与"十二五"（2011~2015年）相比, "十三五" （2016~2020年）河流和水库的低氧检出频率有明显降低,但河口变化不大.统计有低氧检出的点位,河流和水库的多年平均低氧检出频率在秋季最高,河口在夏季最高.水库和河口低氧问题最为突出但机制不同,水库河段的低氧与夏季径流携带大量有机质输入、层化导致底层水持续耗氧、秋季混合上涌或通过大坝泄流有关,河口的低氧与污染输入、潮水顶托和还原性物质耗氧有关.需要建立系统治理与分区管控制度,进一步加强流域-近海污染控制有助于减缓水体富营养化和低氧问题.     

以DO作为MSBR污水处理系统模糊控制参数的研究

改良序批式活性污泥法（Modified Sequencing Batch Reactor，MSBR）处理污水主要是一个好氧过程，需氧量与有机物的降解有关。反应池内溶解氧（DO）的变化取决于进水的浓度、曝气量、污泥浓度等因素。试验研究表明，进水浓度高，需氧量大，反应时间长；供气量大，有机物降解快，反应时间短。而以上污水处理过程的特征都可以由反应池中DO的变化来反映，采用DO的在线检测来作为MSBR的污水处理过程和终点控制参数是可行的。     

长江口外低氧区时空变化特征及形成、变化机制初步探究

在分析长江口外低氧区时空变化特征的基础上,探讨了耗氧物质来源和水文动力条件对低氧区形成、变化的影响。结果表明:黄海水的入侵虽然能够对水体的缺氧起到一定的缓解作用,但是由长江冲淡水造成的水体垂向的层化作用在一定时期是低氧区形成的最主要因素,二者此消彼长作用可能是长江口外北侧海域低氧区的年际变化特征和存在时间较短的原因。此外,根据2007年和2009年嵊泗4号站短时间尺度的溶解氧浓度变化,发现了赤潮暴发时的生物产氧对底层缺氧有缓解作用,同时也证实了赤潮暴发后产生的大量有机物分解耗氧是长江口南侧底层水体在相对较长时间内持续低氧的重要原因。     

南黄海-长江口海域溶解氧分布和低氧、酸化特征及其控制因素

基于2019年8月与11月所获取的2个航次的水文、化学和生物资料,重点研究了夏、秋季南黄海和长江口海域溶解氧（DO）分布的时空格局及其与水文动力状况和生物地球化学过程之间的关系,探讨了该海区低氧特征及其对酸化环境的指示.结果表明,研究海域内DO含量及分布与流场/水团格局具有良好的对应关系,其中夏季长江口外台湾暖流影响区具有低氧的特征,秋季则在黄海冷水团海域下底层存在一个DO低值区.在上升流影响下,夏季长江口海域的底层低氧水体可抬升至上层水体,低氧水体由长江口海域向东北方向扩展;夏季长江口外下层低氧水体的涌升、黄海冷水团区DO最大值层的抬升均与跃层的抬升趋势基本一致,不仅反应了上升流对DO垂向分布的影响,同时也指示了冷水团边界区和长江口外海域涌升流的存在.此外,夏季长江口外东北部离岸低盐水团区的生物地球化学过程也对局地底层低氧区的形成有重要贡献.在夏季的长江口海域和秋季的黄海冷水团海域存在水体酸化区,其中长江口的酸化区范围与低氧区总体相吻合,秋季黄海冷水团底层酸化区也与DO低值区和冷水团范围基本一致.本研究结果可为南黄海和长江口海域低氧和酸化等生态环境问题的改善提供理论指导.     

水沙调控对黄河小浪底水库溶解性有机质的影响研究

为探究水沙调控对库区水体溶解性有机质（DOM）的影响,以小浪底水库为研究对象,采用紫外-可见光谱技术及三维荧光光谱-平行因子法（EEMs-PARAFAC）,分析了水沙调控前、中、后DOM的光谱参数、荧光强度及组分的差异,探讨了水体DOM的变化规律、来源及水沙调控对库区水质的影响.结果表明,水沙调控期间库区水体水温、电导率、溶解性总磷含量显著升高,调控期后逐步下降,水沙调控在一定程度上降低了水体中的氮磷比,有利于浮游植物对水体中营养盐的吸收.紫外-可见光谱特征参数显示,调控期a355浓度和E253/E203升高,E2/E3和E3/E4降低,表明水沙调控增加了库区水体DOM的浓度、相对分子质量、腐殖化程度、苯环结构取代基上极性官能团含量;小浪底库区水体DOM共解析出4种荧光组分,分别为类腐殖质组分（C1和C2）、类蛋白组分（C3和C4）,以类腐殖质为主（占总荧光强度的64.12%）.调控期间C1和C2荧光强度显著升高,表明水沙调控大幅增加了水库DOM类腐殖质组分含量.相关性分析表明,C1组分和C2组分对DOM腐殖化程度有显著影响,且两组分具有同源性;C3组分对DOM自生源的贡献有显著影响,...     

黄渤海海域秋季营养盐及有色溶解有机物分布特征

本文利用2013年11月黄渤海海域航次采集的海水样品,对该海域有色溶解有机物(CDOM)、营养盐等的组成、来源、分布特征和主要环境影响因子进行了分析研究.通过三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)对CDOM进行分析,共鉴别出2类4种荧光组分:类腐殖质组分C1(325/410 nm)、C2(275,370/435 nm)、C3(270,395/495 nm)和类蛋白质组分C4(290/340 nm).3种类腐殖质组分在黄渤海海域各层的平面分布均为由近岸向远岸逐渐递减.黄海表层和渤海中层类蛋白质组分荧光强度在近岸和远岸海域均出现极大值,而其在渤海表底层及黄海中底层的分布呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.各层CDOM高值区主要分布在近岸海域.渤海表层溶解无机氮(DIN)和溶解有机氮(DON)浓度高于底层浓度,底层溶解无机磷(DIP)浓度高于表层浓度.渤海DIN呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,DIP由曹妃甸近岸海域及中部海域的高值区向北部、东部和南部海域逐渐降低的趋势,DON则呈现由渤海中部偏南海域的高值区向四周逐渐递减的趋势.黄海底层DIN和DIP浓度高于表层,而表层DON浓度最高.黄海表中层DIN和DIP呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,底层DIN和DIP则呈现由近岸到远岸逐渐增加的趋势,DON呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.渤海DIN、DON和DIP的总体浓度均高于黄海.将4种荧光组分(C1~C4)、吸收系数(a_(355))、溶解有机碳(DOC)与叶绿素a(Chl-a)、盐度(S)、溶解氧(DO)、DIN、DON、DIP进行冗余分析,结果表明黄渤海各荧光组分(C1~C4)主要受陆源输入的影响,DOC受陆源与海源的共同影响,但陆源影响较大.渤海DIN受陆源输入的影响较大,而DON受海源影响较大;黄海DIN受陆源和海源共同影响,而DON主要受陆源输入影响.黄渤海DIP均受陆源和海源共同影响.     

夏季环渤海主要入海河流溶解无机碳分布及入海通量估算

河口是连接陆地和海洋的关键通道,每年地表径流通过河口向陆架边缘海输入大量溶解无机碳,导致其碳源汇格局发生改变。本文分析了渤海夏季28条入海河流关键碳循环参数分布特征,估算了主要入海河流夏季溶解无机碳直接输入通量,莱州湾、辽东湾及渤海湾的溶解无机碳直接输入通量分别为0.66 TgC、0.44 TgC、0.17 TgC,直接汇入莱州湾的溶解无机碳通量超过50%,主要贡献来自黄河,另外,汇入辽东湾的大辽河及双台子河贡献了渤海河流溶解无机碳直接输入通量的20%。     

黄渤海氮磷营养盐的分布、收支与生态环境效应

基于在黄渤海的综合调查结果,分析了水体和沉积物间隙水中溶解无机氮（DIN）和溶解无机磷（DIP）的分布;结合历史数据构建了黄渤海DIN和DIP的收支模型,并分析了陆源输入变化对研究区域生态环境的影响.结果表明,黄渤海DIN和DIP的含量受季节、河流输入和沉积物界面扩散作用的影响,具有秋季高于春季和近岸高于离岸的时空分布特征.收支模型计算结果表明,底界面扩散是黄渤海水体DIN的主要来源,其次是大气、周边河流、地下水和东海的输入;黄渤海水体DIN的支出主要是通过沉积埋藏和反硝化.黄渤海水体DIP的来源主要是磷酸盐吸附解吸,占91%,底界面扩散和大气输入为其次,河流和地下水的输入贡献较小.DIP的支出主要是通过沉积埋藏和向东海的输出.黄渤海每年有11Gmol的氮在水体积累,并导致其浓度提高约0.6μmol/（L·a）.近些年来陆地向黄渤海输入氮的持续增加,加剧了氮营养盐的积累,导致非硅藻类浮游植物比例以及赤潮发生频率和面积显著增加,同时还提高了水体初级生产力和海洋磷的埋藏量以及加剧了磷限制的趋势,并可能威胁生态系统的稳定.     

山东近岸海域夏季pH分布特征及影响因素分析

本文基于山东近岸海域2020年7月-8月表层海水pH、温度、盐度、叶绿素a、溶解氧等数据,研究了夏季山东近岸海域表层海水pH的分布特征及受控因素。结果表明：2020年夏季,山东近岸海域表层海水pH范围为7.76～8.62,平均值为8.12±0.11;莱州湾pH最高,渤海湾pH最低,在不同区域环境条件下pH的受控因素存在差异;夏季,渤海湾表层pH受径流引起的水团混合以及微生物对有机质的矿化分解的影响显著;由陆源营养盐输入引起的浮游植物光合作用的增强,是控制夏季莱州湾表层海水pH的主要因素;烟威北部海域pH受黄海冷水团影响明显,由温度、盐度控制的碳酸盐解离平衡过程对pH也产生影响;南黄海近岸海域pH除受黄海冷水团的影响外,部分区域还受浮游植物光合作用等因素的影响。     

青岛近海及黄渤海大气气溶胶中不同形态氮磷质量浓度及组成特征

于2016年6~7月采集了青岛近岸以及黄渤海大气气溶胶样品,并于8月6~15日连续采集了青岛近岸气溶胶昼夜样品,分别测定了不同形态的氮磷(溶解无机氮、溶解无机磷、溶解态总氮、溶解态总磷、总氮和总磷)质量浓度,并分析了气溶胶中这些不同形态氮磷的组成特征.结果表明,青岛近岸大气气溶胶中不同形态氮磷的浓度明显高于同时期黄渤海气溶胶中氮磷浓度.青岛近岸气溶胶总氮中溶解态占比为56%,溶解态与不溶态差别不大;黄渤海气溶胶总氮中溶解态为主要部分,所占比例达72%.青岛以及黄渤海气溶胶中,无机氮是溶解态总氮的主要贡献者,分别占溶解总氮的67%和75%.青岛以及黄渤海气溶胶总磷中,溶解态与不溶态磷的贡献相近,溶解态分别占总磷的49%和58%;气溶胶溶解总磷中无机磷的贡献略高于有机磷,青岛以及黄渤海占比分别为56%和59%.气团来源对青岛以及黄渤海气溶胶中不同形态氮磷的浓度和组成特征有一定程度的影响,南方气团来源气溶胶中溶解无机氮(DIN)、溶解有机氮(DON)、总氮(TN)、溶解无机磷(DIP)和溶解有机磷(DOP)的浓度均高于北方和海上气团来源.青岛近岸气溶胶中溶解有机氮浓度昼夜差别不大,而溶解无机氮和总氮浓度则白天相对较高.白天和夜间气溶胶总氮中溶解态氮占主要部分,所占比例达到79%,且无昼夜变化;无机氮是溶解总氮的主要贡献者,且晚上无机氮所占比例(61%)较白天(70%)略有降低.青岛近岸气溶胶中的溶解无机磷和有机磷昼夜浓度差别不大,而总磷浓度则白天明显高于晚上.昼夜气溶胶样品中不溶态磷是总磷的主要组成部分,占比分别为83%、62%,夜间气溶胶中溶解态磷的贡献远高于白天;不论昼夜,无机磷均是溶解总磷的主要部分,所占比例在71%~77%.     

夏、秋季北黄海营养盐的时空分布特征及其影响机制

基于2011年7月(夏季)和2011年10月(秋季)北黄海海域2个航次的调查资料,对北黄海夏、秋季营养盐的时空分布特征及其影响机制进行了探讨.结果表明,夏、秋季北黄海营养盐的平均浓度分别为:NO3- (1.57±1.71), (5.93±3.84) μmol/L,NO2- (0.22±0.18), (0.88±0.93) μmol/L,PO43- (0.22±0.13), (0.40±0.23) μmol/L,Si(OH)4 (4.98±2.23), (6.71±3.24) μmol/L,NH4+ (1.35±0.90), (1.23±0.69) μmol/L,夏、秋季北黄海NO3-分别占溶解无机氮的49%和74%.2个季节近岸海域表层营养盐浓度均高于中部海域,底层浓度高于表层,高值区是冷水团区.各断面营养盐的垂直分布层化现象明显,受冷水团以及水体交换混合的共同影响,浓度由表至底逐渐升高.夏、秋季表底层N/P、Si/N和Si/P比值的水平分布为近岸海域高于中部海域,且夏季北黄海浮游植物的生长繁殖受磷限制.     

春季黄渤海溶解有机碳的平面分布特征

依据2010年4～5月对黄渤海调查所得的数据,分析了黄渤海溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)的含量及其平面分布特征,并对其影响因素进行了初步探讨.结果表明,2010年春季黄渤海DOC的浓度范围为0.96～4.71 mg.L-1,平均浓度为2.27 mg.L-1.平面分布上,DOC整体呈现南北近岸浓度高、中部外海浓度低的特点.在渤海西部近岸、山东半岛东部及长江口东北部均存在高值,尤其是渤海西部近岸,DOC浓度最高达到4.71 mg.L-1,这主要是受河流输入和沿岸流的影响;低值区则主要集中在南黄海中部外海,DOC浓度普遍低于1.50 mg.L-1.     

渤海氮磷营养盐的循环和收支

近年来无机氮与活性磷酸盐已成为渤海主要的污染物质.为了解氮、磷营养盐的循环规律,建立了一个生物、物理耦合的三维生态模型,模拟了渤海氮磷营养盐循环,估算了它们的收支情况.渤海营养盐浓度从春季到夏季下降,秋季到冬季上升,4～9月为消耗期,10～3月为补充期.磷酸盐冬季最高值位于渤海湾,辽东湾西北部全年都维持了比较高的浓度;无机氮的高值区始终位于莱州湾黄河口附近.光合作用和呼吸作用是营养盐最大的源和汇,碎屑的矿化可以补充光合作用消耗的营养盐的30%.河流输入每年可以补充P 0.55×10³t和N 52.7×10³t.     

北黄海与渤海沉积物中磷形态的分布特征

对1998年9月和1999年5月渤海航次和1999年8月北黄海航次所采集的柱状沉积物和表层沉积物样品进行了P形态的六步连续提取分析，分析了各种形态P在表层及垂直方向上的分布特征。并通过对沉积物充空气和N2条件下培养前后各步形态P的测定，认识各步形态P培养前后的变化以及不同的氧化还原环境对各步形态P的影响。结果表明：从渤海到并黄海总P的含量逐步降低。碎屑磷灰石的含量在六步中含量最高，约占50%左右，其次是非活性有机磷，约占20%，其他几步含量较小；充N2培养沉积物样品中碎屑磷灰石的含量要比充空气的低，其他形态的P较充空气培养的略高或相关不大。